[发明专利]锂离子电池正极材料及二次电池的制备方法

说明书

本发明提出了一种锂离子电池正极材料及二次电池的制备方法，通过采用石墨烯和非交联类聚合物纤维，结合引导定向的方式，可将石墨烯、纤维定向排列包覆在活性物质表面，该方式明显优于快速溶剂蒸发方式，解决了传统的团聚、不均匀问题；本发明得到的锂离子二次电池，由于石墨烯均匀分布、无导电短板，所以，克容量得以充分发挥，即电池容量高，并且，电池倍率性能突出；又由于正极、石墨烯、CNT等合理分布而空间利用率高，表现出电池能量密度高；由于包覆物质石墨烯、CNT呈现较好的化学稳定性，所以在长循环过充中，有利于抑制正极颗粒表面副反应，并维持正极颗粒整体结构，从而表现出电池循环寿命长的特点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料及二次电池的制备方法。

背景技术

自1990年第一块商品化锂离子电池诞生以来，随着近几十年锂离子电池及其相关材料制备技术的发展，如今市场上使用量最大的锂离子电池正极材料分别是镍钴锰铝正极材料和磷酸铁锂正极材料。最常见的改性方法是采用掺杂离子进入正极颗粒体相内和包覆固体物质在正极颗粒表面。包覆物质的种类、形态对电池性能的影响很大。石墨烯具有高导电性、化学稳定性而很适合做包覆类物质，但是石墨烯由于片状形状而很难包覆在球形颗粒表面，同时，石墨烯由于本身很容易团聚成很厚的块体，而在包覆动作的碰撞中形成厚块体的可能性较大。因此，需要实现石墨烯定向排列在正极颗粒表面。

现有技术中，有揭示在正极颗粒表面包覆定向排列的石墨烯，可以降低电池的内阻。但是，现有的定向排列包覆石墨烯的方式容易在排列过程中出现部分区域排列过多而薄片石墨烯变成厚片石墨，而其它区域缺少定向排列的石墨烯，最终整体的降电阻效果不明显。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种锂离子电池正极材料及二次电池的制备方法，解决了石墨烯包覆过程中出现团聚、不均匀的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种锂离子电池正极材料的改性方法，包括以下步骤，

S1，将石墨烯、非交联类聚合物纤维、分散剂、有机溶剂I均匀混合，得到物质A；其中，非交联类聚合物纤维的长度为0.5μm～500μm，径向宽度为1.5nm～5μm；

S2，将物质A与有机溶剂II均匀混合，得到物质B；

S3，将物质D置于2000目～10000目的细孔筛网上面，然后将物质B、物质C缓慢加入物质D，持续搅拌，均匀混合，在此过程中，通过超声波振动器驱动细孔筛振动；其中，物质C包括含氟有机物与有机溶剂III，物质D包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或磷酸盐类正极活性物质；

S4，停止上述搅拌后，将有机溶剂IV缓慢加入到细孔筛网上面，与步骤S3得到的混合浆料混合，同时对细孔筛网底部进行真空辅助抽滤；

S5，将细孔筛网的筛上物烘干得到物质E，并研磨；

S6，将步骤S5得到的研磨产物置于200目～500目的粗孔振动筛上，收集振动筛下产物，即得改性后的锂离子电池正极材料。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述非交联类聚合物纤维采用碳纳米管、碳纤维、PMMA高分子、PAN高分子或者PVA高分子。更优选的，采用碳纳米管。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述石墨烯包括机械剥离法得到的石墨烯、还原氧化法得到的石墨烯和气相沉积得到的石墨烯中的任一种或几种的组合。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述分散剂包括三乙基己基磷酸、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、苯胺低聚物、聚丙烯酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙烯吡咯烷酮和木素亚硫酸盐中的一种或几种的组合。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述物质A中的石墨烯：非交联类聚合物纤维：分散剂：有机溶剂I的质量比是(0.1～6)：(0.1～6)：(0.01～5)：100。